目 录

第一章CAD系统与方法

1.1 CAD的概念和历史

1.1.1 CAD基本概念

1.1.2 CAD的历史

1.1.3CAD系统的类型

1.2 CAD硬件系统

1.2.1 CAD硬件

1.2.2图形显示设备

1.2.3 2D图形输入设备

1.2.4图形输出设备

1.2.5 PC-CAD硬件与工作站

1.2.6 3D物体输入设备

1.2.7 VR相关的设备

1.3 CAD软件系统

1.3.1 CAD软件系统的层次

1.3.2 CAD通用软件

1.3.2.1图形软件及其标准

1. 3.2.2造型软件

1.3.2.3工程分析软件

1.3.2.4工程数据库管理软件（工程DBMS）

1.3.2.5人工智能软件

1.3.3 CAD系统举例——AutoCAD简介

1.3.4 CIMS

1.4 CAD方法

1.4.1面向画面方法

1.4.2面向计算方法

1.4.3面向对象造型方法

1.4.4面向综合方法

2.1.1设计问题求解及其信息表征分析

第二章设计的认知

2.1设计问题求解

2.1.2设计理论及模型分析

2.1.3设计系统的形式化模型

2.1.4智能CAD系统中的设计模型

2.2设计创新的思维方法

2.2.1抽象思维和形象思维

2.2.1.1形象思维和抽象思维的不对称模型

2.2.1.2形象信息与抽象信息的一致化度量

2.2.1.3抽象思维

6.2.2.2局部一致性搜索算法 1

2.2.1.4形象思维

2.2.1.5小结

2.2.2创造性思维

2.2.2.1创造性思维概述

2.2.2.2创造性思维的二重性

2.2.2.3创造性思维的四阶段论

2.2.2.4创造性思维的二阶段论

2.2.2.5创造性思维模型

2.2.2.6类比推理的创造性

2.2.2.7逆向思维方式的创造性

2.2.3创造性设计方法举例

2.2.3.1头脑风暴法

2.2.3.2组合创新法

2.2.3.4缺点逆用法

2.2.3.3类比方法

2.2.3.5中山正和法

2.2.3.6理想化方法

2.3形状方案设计思维模型

2.3.1对象选例型

2.3.2约束联想型

2.3.3分解综合型

2.3.4抽象逆反型

2.3.5小结

第三章 智能CAD的领域与方法

3.1智能CAD的概念与历史

3.1.1智能CAD的概念及背景

3.1.2智能CAD的历史回顾

3.1.3智能CAD的几个发展历程

3.1.3.1通用设计理论（GDT）

3.1.3.2设计过程的各方面的智能支持

3.2智能CAD的领域

3.2.1自动方案生成

3.2.2智能交互

3.2.3智能显示

3.2.4自动数据获取

3.3智能CAD方法研究的三个方向

3.3.1面向方案形成过程的ICAD方法

3.3.2.2基于实例的设计方法

3.3.2.1提出背景

3.3.2基于设计对象表达的ICAD方法

3.3.2.3基于原型的设计方法

3.3.2.4 述评

第四章基于知识的推理方法

4.1形状文法

4.1.1形状与形状文法概述

4.1.2图案和雕塑的形状文法及生成规范

7.3.3综合推理特点 1

4.1.2.1图案

4.1.2.2形状文法

4.1.2.4填充规则（Painting rules）

4.1.2.3选择规则（Selection rules）

4.1.2.5雕塑、美学和设计

4.1.3用形状文法模拟建筑风格

4.1.3.1单轴线别墅平面

4.1.3.2双轴线别墅平面

4.1.3.3结论

4.2基于规则的设计方法

4.2.1基于规则的设计方法概况

4.2.2基于规则的工艺设计

4.2.3 ZDCAPP：一个基于规则的CAPP实例

4.2.3.1系统的设计思想

4.2.3.2零件的特征描述

4.2.3.3基于规则的定位设计

4.2.4加工工艺设计

4.3.1框架的一般描述

4.3基于框架的设计方法

4.3.2基于框架的形状表达方法

4.3.3基于框架的形状生成方法

4.3.3.1二维几何形状的交互生成

4.3.3.2形状＋形状→形状（由形状生成形状）

4.4例子：图案创作智能CAD系统

4.4.1系统结构

4.4.2知识表达和知识获取

4.4.3知识的学习

4.4.4结论与评价

第五章基于搜索的设计方法

5.1搜索的一般描述

5.1.1搜索的介绍

5.1.2问题求解

5.1.2.1状态空间

5.1.2.2产生式系统

5.1.2.3控制策略

5.1.3深度优先搜索

5.1.4宽度优先搜索

5.2启发式搜索算法

5.2.1估价函数

5.2.2最佳优先算法

5.2.3 A*算法

5.2.4启发式搜索用于空间规划

5.3用搜索方法来优化设计

5.3.1总体搜索

5.3.3模式搜索

5.3.2黄金分割搜索

5.3.4单纯形法

5.4.1问题的提出

5.4例子：自动装载系统

5.4.2问题的分解

5.4.3系统结构

5.4.4小结

第六章约束满足的设计方法

6.1基于约束满足设计的概况

6.2约束满足的形式描述和典型的算法

6.2.1约束满足问题的形式描述

6.2.1.1定义

6.2.1.2简化的搜索算法

6.2.1.3简化的搜索算法分析

6.2.2.1约束传递

6.2.2提高一致性的算法

6.2.3混合算法（Hybrid Algorithms）

6.2.3.1前瞻算法（Look-ahead Algorithms）

6.2.3.2后看算法（Look-back Algorithms）

6.2.3.3其他算法（Other Algorithms）

6.2.4基于启发性信息的算法

6.2.4.1基本的启发性信息

6.2.4.2理论基础上的启发性信息方法

6.3.1.1 DOC约束描述语言概述

6.3.1约束描述语言

6.2.4.3网络基础上的启发性信息方法

6.3面向设计的约束语言和类型

6.3.1.2 DOC约束语言内部处理机制

6.3.1.3实例：基于DOC的窗门的自动调节器的设计

6.3.2约束类型

6.3.2.1约束类型的概述

6.3.2.2约束类型之一：几何约束

6.3.2.3约束类型之二：工程约束

6.4基于约束的参数化设计

6.4.1什么是基于约束的参数化设计

6.4.2轮廓构造的参数化设计系统

6.4.3机制之一：几何描述的轮廓输入

6.4.5机制之三：几何推理法

6.4.4机制之二：变动几何法的特征点求解

6.5基于约束的概念设计和约束管理

6.5.1约束与概念设计

6.4.6基于约束的参数化设计特点

6.5.2 CONGEN：基于约束的概念设计系统

6.5.3基于约束的综合器

6.5.4约束管理器

第七章基于综合推理的方法

7.1类比推理

7.1.1类比推理起源

7.1.2类比的科学基础

7.1.3类比推理理论

7.1.4类比推理的根本着眼点

7.2类比生成

7.2.1类比生成模型

7.2.2类比生成的几何直观含义

7.3综合的设计方法

7.3.1推理的松绑

7.3.2综合推理模型

7.4例子：基于综合推理的图案设计系统

7.4.1思想的提出

7.4.2图案的四要素

7.4.3单要素综合模型

7.4.3.1图元形状的综合

7.4.3.2色彩的综合

7.4.3.4布局的综合

7.4.3.3纹理的综合

7.4.4双要素综合模型

7.4.4.1形状与色彩的综合

7.4.4.2形状与纹理的综合

7.4.4.3色彩与纹理的综合

第八章 基于实例的设计方法（CBD）

8.1 CBD的提出

8.1.1 CBR的概念

8.1.2 CBR的算法流程

8.1.3基于范例的设计CBD——概念和历史回顾

8.2 CBD的系统结构

8.2.1设计Case的表达

8.2.2.1 MOP结构

8.2.2设计Case的内存组织

8.2.2.2 EMOP结构

8.2.3 CBD的算法流程

8.3匹配与适应

8.3.1 CYCLOPS基于CBR的设计系统

8.3.2 Case的适应

8.4实例——基于Case的广告设计系统

8.4.1广告设计问题的特点

8.4.2广告Case的表示

8.4.3广告Case的推理算法

8.4.4实现

8.4.5讨论

9.1原型法的提出

第九章基于原型的设计方法

9.2原型的表达、组织及学习

9.2.1原型的表达

9.2.2原型的组织

9.2.3原型知识的学习及一致性维护

9.3基于原型的设计推理

9.3.1原型上的操作

9.3.2设计约束的冲突解决

9.3.3基于原型的设计推理机制

9.3.4基于原型的智能CAD模型

9.4例子：椅子智能CAD实验系统——AutoChair

9.4.1系统概述

9.4.2椅子原型的表达

9.4.3原型的组织与检索

9.4.4.1尺寸设计

9.4.4基于原型的设计推理机

9.4.4.2造型设计

9.5自动造型技术

9.5.1概念术语解释

9.5.2部件生成

9.5.3结果装配

9.6运行实例分析

第十章 协同式设计（Collaborative Design）

1 0.1协同式设计背景

10.1.1协同式设计：多领域问题

10.1.2面临的问题

10.2.1几个相近术语和概念

10.2协同式设计基本概念

10.2.2协同式设计概念结构

10.2.3协同式设计的关键技术和问题

10.3协同式设计的理论基础之一：协同理论（Coordinative Theory）

10.3.1概述

10.3.2协同理论的基本框架

10.3.2.1协同的概念

10.3.2.2基本协同过程

10.3.3协同理论的方法和技术

10.3.3.1基于相关学科协同概念的设计方法

10.3.3.2协同合作工具分类

1 0.4.2 AOP的形式描述系统

10.4.1什么是Agent

10.4协同式设计理论基础之二：面向Agent的设计理论

10.4.3 AOP的通讯语言

10.4.4 AOP计算框架的解释器

10.5协同式设计关键技术之一：共享知识表达与语义一致化

10.5.1概述

10.5.2知识交换的统一表达格式

10.5.2.1 KIF的介绍

10.5.2.2概念图CG的介绍

10.5.3语义一致化的算法

10.5.3.1基于本体论分类的定义一致化算法

10.5.3.2基于关联元语的映射算法

10.6.1概述

10.6协同式设计关键技术之二：冲突检测和解决

10.6.2基于Petri网的一致性（冲突）检查方法

10.6.3基于真值的冲突检测方法

10.6.4基于约束不可满足的冲突检测方法

10.6.5基于启发式分类的冲突解决

10.7协同式设计关键技术之三：协同式体系结构

10.8典型系统介绍

10.8.1 PACT：联邦型的协同式设计系统

10.8.1.1概况

10.8.1.2 PACT实验操作演示

10.8.1.3 PACT实现机制

10.8.2 IMCOD：综合设计

10.8.2.1概况

10.8.2.2 IMCOD的实现机制

10.8.3协同式工程设计系统DICE

10.8.3.1概况

10.8.3.2实现机制

10.8.3.3实例：设计与建造协同化设计的任务跟踪

第十一章基于专家系统的设计方法

11.1专家设计系统的原理

11.1.1专家系统简史

11.1.1.1 DENDRAL：专家系统的诞生

11.1.1.2第一代专家系统（1965年至1980年）

11.1.1.3第二代专家系统（1980年至80年代末）

11.1.1.4第三代专家系统（知识系统）研究

11.1.2.1专家系统的分类

11.1.2专家系统的类型

11.1.2.2设计型专家系统

11.1.3专家系统开发过程

11.1.3.1知识获取阶段

11.1.3.2知识形式化阶段

11.1.3.3系统测试阶段

11.1.3.4系统重构造阶段

11.2专家系统的基本结构

11.2.1知识库

11.2.2数据库

11.2.3推理机

11.2.4解释部分

11.2.5知识获取部分

11.3.2挖掘机设计专家系统的构造过程

11.3.1概述

11.3 ZUEDES：液压挖掘机设计的专家系统

11.3.3问题描述和知识表达

11.3.4推理与控制策略

11.3.4.1方案设计：整机原理方案和主要参数选择

11.3.4.2技术设计：各机构的设计参数选择

11.4分布式专家系统

11.4.1分布式专家系统的提出

11.4.2分布式专家系统类型与基本问题

11.4.3分布式专家系统的概念结构

11.5地下管道布线的多专家系统设计系统介绍

11.5.1概况与基本概念

11.5.2.1体系结构

11.5.2系统结构分析

11.5.2.2知识表达

11.5.2.3智能体结构

11.5.2.4合作与冲突解决的策略

11.5.3系统特点与运行环境

11.5.4进一步讨论

第十二章基于信息流的设计方法

12.1问题的提出

12.1.1传统CAD系统中存在的问题

12.1.2 CAD系统的智能、集成化研究

12.1.3信息流设计方法的理论基础

12.2设计过程中的信息流特点分析

12.2.1信息流设计方法对设计本质的理解

12.2.2设计过程中的信息流操作

12.2.3智能和集成化设计方法下的信息流

12.3基于设计信息流的模型结构

1 2.3.1信息流设计模型的总体描述

12.3.2设计对象空间非单调搜索中的信息流模型

12.3.3设计知识处理中的信息流模型

1 2.3.4设计多阶段迭代约束满足中的信息流

12.4总结

12.4.1基于信息流设计模型DIFM的分析和讨论

12.4.2基于信息流设计模型的IIICAD系统简介

第十三章智能显示技术

13.1问题的提出

13.2.1基本原理

13.2基于图像处理的智能显示技术

13.2.2几种典型视觉效果的模拟算法

13.3基于画笔的智能显示技术

13.3.1画笔的概念

13.3.2画笔的绘制原理

13.3.3画笔绘制的一般流程及算法

13.4基于知识的智能显示方法

13.4.1体素的明暗描绘知识分析

13.4.2基于知识的智能显示原理

13.5述评

第十四章 三维形体的智能重建VCM方法

14.1问题的提出

14.2.1.1标记线方法

14.2.1从单视图重建三维模型研究

14.2相关工作介绍

14.2.1.2梯度（Gradient）空间方法

14.2.1.3线性规划方法

14.2.1.4感知方式

14.2.1.5体素标识方法

14.2.2由多视图重建三维模型研究

1 4.2.2.1 B-rep方法

14.2.2.2 CSG方法

14.2.3述评

14.3 VCM方法

14.3.1 VCM方法的算法思想

14.3.2 VCM方法概述

14.3.3 VCM方法的实现

14.3.3.1视觉重建特征的提取

14.3.3.2基元的划分与生成

14.3.3.3推理机制

14.4 VCM方法的分析与评价

第十五章 智能CAD环境与工具

15.1智能CAD开发环境

15.1.1智能C4D开发环境的提出

15.1.2智能CAD开发环境的基本组成

15.2智能CAD的造型工具

15.2.1问题的提出

15.2.2 ZDSOLID简介

15.2.2.1机器语言级造型——半边结构及存取操作

15.2.2.3中间语言级造型——局部操作

15.2.2.2汇编语言级造型——欧拉算子

15.2.2.4高级语言级造型——布尔操作

15.2.3自动造型技术

15.3知识工程系统

15.3.1 KES的一般概念

15.3.2实例：“天马”之常规推理机

15.3.2.1常规推理机的工作原理

15.3.2.2常规推理机的知识表达文法

15.3.2.3“天马”的解释机制

15.3.2.4“天马”对设计问题的支持

15.4工程图纸的自动理解

15.4.1问题的提出

15.4.2工程图纸自动理解的一般流程

15.4.3预处理

15.4.4矢量化

15.4.5图形元素的抽出与识别

15.4.5.1文字的分离与识别

15.4.5.2符号的识别

15.4.5.3线的识别

15.4.5.4尺寸标注的识别

15.5面向对象的工程数据库

15.5.1问题的提出

15.5.2面向对象的工程数据库的功能和特点

15.5.3面向对象的工程数据库关键研究问题

15.5.4典型商品化系统介绍

参考文献